染料敏化太阳电池(Dye-sensitized solar cells,DSSCs)由于成本低,制作工艺简单,制造过程无毒无污染,寿命长,引起了科学界的广泛关注,应用潜力巨大,一直是研究和开发的热点。然而,多数DSSCs是基于导电玻璃的刚性电池,导致电池易碎、重量大,限制了它的实际应用。因此,高效、柔性DSSCs的研究扩展其应用范围,促进其规模化应用。并且,基于太阳电池的纺织品(光伏纺织品)的研究与开发是智能纺织品发展的一个重要方面。目前报道的大多数柔性DSSCs在较大变形时,容易造成失效。如果能制备出高柔韧性的DSSCs,使其具有与柔性织物相匹配的大变形能力和稳定的光电性能,将扩大DSSCs的应用并推动其发展,为基于DSSCs的光伏纺织品的研究与发展提供重要的基础。因此,这方面的研究工作非常有意义,也非常必要和迫切。为制备具有大变形能力和稳定的光电性能的DSSCs,关键问题是DSSCs的柔性设计与制备,重点在于采用柔性基板的基础上光阳极的设计与制备,及其对电极的柔性设计与制备。1)为制备性能优异的光阳极材料,并获得与柔性塑料基底牢度结合的光阳极膜,本论文首先利用静电纺丝技术结合后处理制备了 TiO2纳米棒,再采用静电喷涂和热压处理将Ti02纳米棒制备在柔性塑料导电衬底(ITO/PET)上形成光阳极膜。其组装柔性DSSCs的光电转化效率为1.73%。随后,利用静电纺丝技术分别对TiO2纳米棒的进行掺杂、包覆和复合来优化光阳极膜,以提高DSSCs的光电转化效率。Mg2+离子掺杂,抬高了TiO2的导带能级,提高电池的开路电压。掺杂后,TiO2导带中被电子占住能级数量增加,减少了空陷阱的数量,抑制电荷复合。最终,使电池的光电转化效率提升到2.21%。ZnO包覆可在光阳极与电解质或染料分子界面形成能量势垒,抑制电子回流与电解质中的电子受体或氧化态染料分子复合,导致电池的光电转化效率提高,达到2.28%。碳纳米管(CNTs)复合,由于CNTs良好的电导率和电子亲和性,明显提高光阳极膜的电荷传输能力;并且CNTs/TiO2复合体系的导带边降低,电子注入效率有所提高。因此,CNTs复合有效地提高电池的短路电流密度,使电池的光电转化效率增加到2.34%。2)为提高光阳极膜的光散射能力,同时增加染料吸附量和加速电荷传输,在光阳极膜中添加不同形貌结构一维纳米材料组成的散射层。首先,通过调控静电纺丝参数制备了大直径的Mg2+掺杂TiO2纳米棒。同时,利用静电纺丝结合后处理制备不同形貌结构的开孔枝状TiO2纳米管。将大直径的Mg2+/TiO2纳米棒、通孔枝状金红石TiO2纳米管(酸性溶液中水热反应后)和通孔枝状锐钛矿TiO2纳米管(碱性溶液中水热反应后)分别作为散射层,以小直径CNTs/TiO2复合纳米棒为活性层制备了双层光阳极膜。散射层的引入有效地提高光阳极膜的光散射能力,从而提高光阳极的光捕获效率。其中,大直径的Mg2+/Ti02纳米棒提高了光阳极膜的光散射能力并加速电荷传输速率,使电池的光电转化效率提高到3.90%。枝状TiO2纳米管的比表面积(BET)大,不仅大幅提高光散射同时显著增加染料的吸附量,加速电荷传输,使电池的光电转化效率显著提高。尤其是以在碱性溶液中优化水热反应工艺(150 ℃,9 h)获得的枝状锐钛矿TiO2纳米管为散射层时,其使电池的光电转化效率从2.34%提高到了 4.70%。3)为获得高柔性的廉价对电极材料,利用TiO2纳米颗粒的增韧效应,以PVP和PAN为碳前驱体,钛酸异丙酯(TiP)为TiO2前驱体,通过静电纺丝结合后处理制备了 TiO2/C复合纳米纤维柔性膜。结果发现,PVP可以有效地调控复合纳米纤维的直径以及纤维中TiO2纳米颗粒的分布;合适含量的TiO2纳米颗粒弥散分布在碳纳米纤维中,可以大幅度地提高碳纳米纤维膜的柔韧性。当PVP:PAN质量比为50:50, TiP含量为0.7 g时,获得的TiO2/C复合纳米纤维膜的断裂伸长率有极大值,高达2.94%;抗弯弹性模量达到极小值,为7.74cN/cm2,即TiO2/C复合纳米纤维膜显示出良好的柔韧性。4)随后,基于以上优化的双层光阳极膜,利用静电纺Ti02/C复合纳米纤维膜作为对电极组装柔性DSSCs,获得了一种无对电极基板的新型柔性DSSCs。对组装电池的性能进行了研究,并考察了纳米纤维柔性膜对电极抵抗弯曲变形能力。随着PVP:PAN质量比的增加和TiP含量的增加,电池的光电转化效率都基本上一直减小。当PVP:PAN质量比为50:50, TiP含量为0.7 g时,复合纳米纤维膜对电极组装电池的光电转化效率随着对电极弯曲程度的增加基本没有改变,效率约2.40%左右。并提出了提高TiO2/C复合纳米纤维柔性膜电化学性能的方法。5)为在不影响TiO2/C复合纳米纤维膜柔韧性的前提下,改善TiO2/C复合纳米纤维膜的电化学性能,利用CNTs的大比表面积、优异的电导率、电催化活性、热稳定性和机械强度的特点,将CNTs掺入到TiO2/C复合纳米纤维中。利用静电纺丝制备四种不同CNTs含量的CNTs/TiO2/C复合纳米纤维膜。合适含量的CNTs对TiO2/C复合纳米纤维膜的力学性能影响较小,却可提高Ti02/C复合纳米纤维膜的电导率和电催化活性。并且,随着CNTs含量的增加,TiO2/C复合纳米纤维膜的电导率和电催化活性先减小,后增加,在CNTs含量为2.0%时达到最优。因此,在CNTs含量为2.0%时,组装电池的光电转化效率达到最高,为3.38%。并且,随着CNTs/TiO2/C复合纳米纤维膜对电极弯曲程度的增加,其组装电池的光电转化效率几乎保持不变。